Einfluss physikalischer Alterung auf das Kriechverhalten von Thermoplasten

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SKZ - Das Kunststoff-Zentrum

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Das vorliegende Forschungsvorhaben betrachtet den Einfluss der physikalischen Alterung auf das Langzeit-Kriechverhalten von Thermoplasten. Der Fokus der Untersuchungen lag auf der Entwicklung eines pragmatischen Konzepts zur Abschätzung unbekannter Alterungsbedingungen, welche anschließend zur Verbesserung der Vorhersage des Kriechverhaltens angewendet werden. Das pragmatischere Konzept, welches im Rahmen des Forschungsvorhabens verfolgt wurde, setzt auf der Effective Time Theory (ETT) von Struik auf. Allerdings wurden die dafür notwendigen Eingangsparameter, der Alterungszustand zum Beginn des Kriechversuchs (Voralterungszeit) und die Alterungsgeschwindigkeit während des Versuchs (Alterungsrate), nicht mit großem experimentellen Aufwand ermittelt. Vielmehr wurden dafür Schätzwerte herangezogen, dessen Ableitung auf einfach und schnell zu ermittelnden Materialeigenschaften wie E-Modul und Übergangstemperaturen basiert. Durch die Berücksichtigung der physikalischen Alterung konnte eine Verbesserung der Prognosegüte um z. T. einen Faktor 2 erreicht werden. Besonders hervorzuheben ist die Entwicklung eines neuen Kriechmodells, welches den Potenzansatz nach Findley und die Effective Time Theory (ETT) kombiniert, um physikalisch alterungsbehaftete Langzeit-Kriechdaten besser modellieren zu können. Damit können Alterungszeit und Alterungsrate auch direkt aus gemessenen Kriechdaten durch Kurvenanpassung ermittelt werden. Das entwickelte Konzept ist auch auf teilkristalline Thermoplaste anwendbar. Das Kriechmodell wurde am Beispiel von Langzeitdaten für ein Polyamid (PA12) validiert. Das Ziel des Forschungsvorhabens, die zeitraffende Vorhersage des Langzeit-Kriechverhaltens ohne großen zusätzlichen Prüfaufwand oder Mehrkosten noch genauer zu gestalten, wurde somit erreicht.